砝码称重问题:设有1g、2g、3g、5g、10g、20g的砝码各若干枚(其质量<=1000g),求出用他们能称出的质量的种类数(不包括质量为0的情况)。
一、动态规划方法求解
设dp[1000]数组为标记数组。当dp[i]=0时,表示质量为i的情况,目前没有称出;当dp[i]=1时,表示质量为i的情况已经称出。
本题目中有多个砝码,我们顺序处理每一个砝码。
当处理第j个砝码,质量为wj时,有下列推导公式:
完整程序代码如下:
#include<stdio.h> #include<string.h> int sum; ///表示输入的砝码的总质量 int ma[6]; ///六种砝码的个数 int weight[6]={1,2,3,5,10,20}; ///六种砝码的重量 char dp[1001]; ///标记位 void input(); ///输入每个砝码的数量,并求出所有砝码的总质量sum void exeDP(); void output(); ///判断标记为1的数量,并输出 int main() { memset(dp,0,sizeof(dp)); input(); exeDP(); output(); return 0; } void input() { int i; sum=0; for(i=0;i<6;i++) { scanf("%d",&ma[i]); sum=sum+(ma[i]*weight[i]); } } void exeDP() { int i,j,z; dp[0]=1; for(i=0;i<6;i++) ///六种砝码 { for(j=0;j<ma[i];j++) ///每种砝码的个数 { for(z=sum;z>=weight[i];z--) ///判断每种质量是否可以被称出 { if(dp[z-weight[i]]==1) dp[z]=1; } } } } void output() { int i,time=0; for(i=1;i<=sum;i++) { if(dp[i]==1) ///若能被称出,则计数 time++; } printf("%d",time); }
二、母函数求解
设输入的质量为w的砝码n个,则可以用母函数表示为:
针对本题目,例如输入六种砝码(1g,2g,3g,5g,10g,20g)的个数分别为:1,2,2,0,0,1。则有:
用matlab软件的符号计算有:
>> syms x; >> f1=(1+x); >> f2=(1+x^2+x^4); >> f3=(1+x^3+x^6); >> f4=(1+x^20); >> expand(f1*f2*f3*f4)
>>ans=
x^31 + x^30 + x^29 + 2*x^28 + 2*x^27 + 2*x^26 + 2*x^25 + 2*x^24 + 2*x^23 + x^22 + x^21 + x^20 + x^11 + x^10 + x^9 + 2*x^8 + 2*x^7 + 2*x^6 + 2*x^5 + 2*x^4 + 2*x^3 + x^2 + x + 1
其中x的指数就是能够称出的质量,可知可以称出的不同质量个数为23个。